Elemente definitorii ale transmisiilor mecanice

Elemente definitorii ale transmisiilor mecanice

Transmisiile (T realizeaza parametrii cinematici (C), dinamici (D) si energetici (E) ceruti de procesul de productie prin care se urmareste obtinerea unor indicatori tehnico-economici optimi.

Intr-o definitie generala transmisiile au rolul unei interfete intre masina motoare (MM) si masina de lucru (ML) transferand energia in spatiu si transformand-o in mod convenabil in timp cu pierderi minime de energie.

Schema principiala a transmiterii miscarii este redata in figura 2.1.

Fig.2.1

Tipul de suport material al transferului energetic in spatiu si al transformarii in timp poate fi de diferite feluri determinand tipul transmisiei.

Transmisiile pot fi de urmatoarele tipuri:

- mecanice (de rotatie, translatie, rototranslatie)

- hidraulice ( hidrostatice si hidrodinamice)

- pneumatice

- electrice

- magnetice

- hibride    º combinatie    (imbina avantajele si     elimina dezavantajele)

Transmisiile pot fi tratate ca sisteme, intrucat intrunesc toate proprietatile acestora dupa cum urmeaza:

- netrivialitatea, intrucat toate au cel o intrare si o iesire,

intre ele existand identitate

- observabilitatea intrucat se poate duce cel putin    un set de mặrimi de stare, cand se cunosc parametrii de intrare    si iesire

- controlabilitatea, intrucat pot fi aduse in timp finit dintr-o stare, la oricare alta, printr-o comanda convenabil aleasa

- sensibilitatea, intrucat unei variatii infinitezimale a intrarii ii corespunde o variatie interfinitezimala a iesirii;

- accesibilitatea, intrucat admitem un numar finit de intrari si iesiri;

- stabilitatea, intrucat au capacitatea de a veni la o stare de echilibru intr-un timp nefinit;

- adaptabilitatea,intrucat pot satisface conditii suplimentare impuse variatiilor marimilor de intrare si iesire;

- aditionalitatea si finalitatea, intrucat comporta cel putin doua puncte extreme (intrare si iesire) si un numar de stari z(t), numarul componentelor de iesire si intrara fiind oricat de mare dar finit;

- structurabilitate si functionabilitate, intrucat poate avea structuri invariante sau variabile in timp si asigura corelarea parametrilor de intrare si iesire la diferite valori ale timpului;

Utilizarea unui anumit tip de transmisie este conditionata de urmatorii parametrii:

- gama parametrilor cinematici si dinamici;

- constanta parametrilor cinematici si dinamici;

- valoarea torsorului ;

- conditii de exploatare;

- fiabilitate;

- costuri, productivitate.

Transmisiile mecanice (TM) sunt parti componente ale sistemelor    mecanice mobile (SMM), dispuse intre masina motoare

(MM) si masina de lucru (ML), figura 2.2, avand rolul de a realiza acordul parametrilor cinematici,dinamici si energetici ai acestora :,,,

In general:

Fig.2.2

Transmisiile mecanice se utilizeaza in urmatoarele situatii:

- atunci cand momentul de torsiune cerut de masina de lucru este mai mare decat cel pe care il poate dezvolta masina motoare, adica M_rez > M_m;

- atunci cand consumatorul are o alta viteza unghiulara decat aceea standardizata "" pentru motoarele electrice asincrone I rad/s;

- atunci cand viteza unghiulara la arborele de intrare al consumatorului nu este constanta, ci variaza dupa o anumita lege:w ¹ct; w w (t);  

- atunci cand un singur motor antreneaza mai multi consumatori;

- atunci cand din motive constructiv-functionale sau de siguranta nu pot fi legate direct masina motoare cu masina de lucru.

Rolul functional al transmisiilor mecanice implica satisfacerea concomitenta a doua proprietati:

1.Transformarea cinematica ω_m => ω_l ; ω_l => ω_n ; ω_c => ω₂

2.Transferul energetic

Transformarea cinematica vizeaza modificarea unor parametri ai miscarii, iar in unele situatii, chiar natura acesteia.

Masura transformarii cinematice este data de raportul de transmitere definit prin conventie ca si ,,cat ''(sau ca raport) al vitezei unghiulare a elementului motor , si cea a elementului condus , in sensul fluxului energetic (de la motor la consumator).

(2.1)

Semnele pun in evidenta sensurile vitezelor unghiulare

(- pentru sensuri contrare, + pentru sensuri identice).

Transformarea cinematica poate avea in vedere o singura treapta:

,    (2.2)

sau mai multe:

(2.3)

Raportul de transmitere poate fi:

= constant; i = ct

- reductoare de turatie, transmisii prin lant, curele sincrone

= variabil; i = var; i ¹ ct.

- in trepte , pentru cutii de viteze cu    N = I,II,III. trepte

- continuu , pentru variatoare de turatie.

La transmisiile cu raport de transmitere constant, valorile acestuia se pot incadra in urmatoarele domenii distincte:

TM are caracter reductor, cea mai frecventa utilizare;

TM are caracter multiplicator(putin utilizat)

TM are caracter neutru, utilizata frecvent cu rol de ,,inversor''al miscarii;

In cazul variatoarelor de turatie, pentru caracterizarea transformarii cinematice, este nevoie de asocierea a doua marimi cu caracter sintetic:

a. domeniul (gama) de reglare

b. raportul de transmitere mediu .

a). Domeniul de reglare(G) pune in evidenta extensia campului de viteze unghiulare la elementul condus al transmisiei

. (2.4)

Exprimand raportul de transmitere curent (momentan,instantaneu) :

,

, (2.5)

, (2.6)

de unde:    . (2.7)

b). Raportul de transmitere mediu defineste caracterul campului de viteze al elementului condus in raport cu viteza unghiulara a elementului motor

. (2.8)

Conform relatiei (2.8), transmisia mecanica poate fi:

- cu domeniu de reglare simetric (fig. 2.3.a), caracterizat prin:

(2.9)

sau:

(2.10)

Fig.2.3.a

- cu domeniu de reglare asimetric, si anume:

caracter multiplicator (fig.2.3 b), cu proprietatea:

, (2.11)

Fig.2.3.b

(2.12)

caracter de reductor (fig.2.3.c), cu proprietatea:

, (2.13)

Fig.2.3.c

sau: (2.14)

2. Transferul energetic. Eficienta transferului energetic este pusa in evidenta prin randamentul mecanic al transmisiei:

. (2.15)

Considerand o transmisie mecanica cu doi arbori, parametrii energetici se pot exprima prin:

(2.16)

O dimensionare riguroasa a transmisiilor mecanice implica luarea in consideratie si a fortelor de inertie. In acest sens valorile nominale ale parametrilor energetici se majoreaza prin asa-numitul coeficient de regim, .

Transmisiile mecanice se pot clasifica in functie de:

1. principiul de functionare

- prin frecare (sau forta) - roti de frictiune, curele, variatoare;

- prin angrenare (sau forma) - roti dintate, curele dintate, lant

variatia raportului de transmitere:

= ct,

¹ ct. - in trepte (cutii de viteze, reductoare)

- continuu (variatoare)

Fazele de functionare a transmisiilor mecanice sunt:

stare de repaus,

functionarea (mers) in gol,

functionarea (mers) in sarcina

Transmisia mecanica poate sa apara ca un ansamblu distinct sau poate fi

integrata in masina motoare sau in masina de lucru.

Folosirea transmisiilor mecanice devine rationala numai atunci cand transferul energetic si transformarea cinematica se efectueaza la distante dintre axe mici ( transmisii cu contact direct: roti de frictiune si roti dintate) sau mijlocii ( transmisii cu element flexibil: curea si lanturi de transmisie ).

Performantele functionale ale transmisiilor mecanice vizeaza: puterea maxima transmisa, viteza periferica limita, randamentul mecanic mediu, durabilitatea la oboseala sau uzura

Optiunea pentru un anumit tip de transmisie mecanica are la baza analiza comparativa a mai multor elemente: performante functionale, gabarit, costuri de fabricatie etc.